本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)灌溉，特別涉及一種大棚用智能精準(zhǔn)噴灌裝置及其噴灌方法。

背景技術(shù)：

1、在農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域，特別是在大棚種植中，傳統(tǒng)的灌溉方式往往難以滿足精準(zhǔn)灌溉的需求，導(dǎo)致水資源的浪費和植物生長的不均衡。近年來，隨著自動化和智能化技術(shù)的發(fā)展，智能噴灌裝置逐漸成為研究的熱點，旨在通過集成傳感器技術(shù)、自動化控制及可調(diào)節(jié)噴灑裝置，實現(xiàn)對植物生長環(huán)境的精準(zhǔn)灌溉管理。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，已存在一些針對大棚種植的智能噴灌裝置。例如cn112655438a公開了一種農(nóng)業(yè)用大棚種植智能噴灌裝置，該裝置通過驅(qū)動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動噴頭圓周往復(fù)噴灌，同時通過控制機構(gòu)智能調(diào)節(jié)水壓，以擴大噴灌范圍并避免對種植物造成損傷。然而，該系統(tǒng)仍存在以下不足：

3、噴灑范圍有限：盡管該系統(tǒng)實現(xiàn)了噴頭的圓周往復(fù)噴灌，但其噴灑范圍仍受到裝置結(jié)構(gòu)和大棚尺寸的限制，難以靈活適應(yīng)不同規(guī)模和形狀的大棚。

4、缺乏自動化監(jiān)測與調(diào)控：該系統(tǒng)主要依賴于人工控制進行水壓調(diào)節(jié)和噴灑范圍調(diào)整，缺乏自動化監(jiān)測土壤濕度、光照等環(huán)境因素的功能，難以實現(xiàn)真正的智能化灌溉。

5、系統(tǒng)集成度不高：該裝置各部件之間相對獨立，系統(tǒng)集成度較低，導(dǎo)致操作復(fù)雜且維護成本較高。

6、另一方面，中國專利cn116171771a提出了一種大棚智能澆灌系統(tǒng)及算法，該系統(tǒng)通過建立基于深度學(xué)習(xí)的病蟲害類型識別和災(zāi)害程度估計模型，結(jié)合ec傳感器和ph傳感器的監(jiān)測值推斷肥料類型和用量，以及基于土壤含水率的灌溉水量計算模型，實現(xiàn)了對大棚植物的精準(zhǔn)灌溉、施肥和噴灑農(nóng)藥。然而，該系統(tǒng)同樣存在以下局限性：

7、硬件成本較高：該系統(tǒng)涉及多個高精度傳感器和復(fù)雜的算法模型，導(dǎo)致硬件成本較高，難以在普通農(nóng)戶中普及。

8、算法模型復(fù)雜：深度學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用雖然提高了病蟲害識別和災(zāi)害程度估計的準(zhǔn)確性，但也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和計算量，對硬件性能要求較高。

9、適應(yīng)性有限：該系統(tǒng)主要適用于大棚環(huán)境，對于露天農(nóng)田或其他種植環(huán)境的適應(yīng)性有限。

10、針對上述現(xiàn)有技術(shù)方案的缺陷和不足，本發(fā)明提出了一種大棚用智能精準(zhǔn)噴灌裝置及其噴灌方法。該系統(tǒng)不僅繼承了現(xiàn)有技術(shù)中的優(yōu)點，如圓周往復(fù)噴灌、智能調(diào)節(jié)水壓等，還通過集成土壤濕度傳感器、自動化控制系統(tǒng)及可調(diào)節(jié)噴灑裝置，實現(xiàn)了對植物生長環(huán)境的全面監(jiān)測和精準(zhǔn)灌溉管理。同時，該系統(tǒng)注重降低成本、提高適應(yīng)性和易用性，以滿足更廣泛的農(nóng)業(yè)灌溉需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種大棚用智能精準(zhǔn)噴灌裝置及其噴灌方法，解決農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域，特別是在大棚種植中存在的精準(zhǔn)灌溉難題，具體而言，現(xiàn)有技術(shù)中的智能噴灌裝置往往存在噴灑范圍有限、缺乏自動化監(jiān)測與調(diào)控、系統(tǒng)集成度不高以及硬件成本較高等問題，導(dǎo)致灌溉效率低下、水資源浪費嚴重且難以適應(yīng)不同種植環(huán)境和作物需求。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種大棚用智能精準(zhǔn)噴灌裝置，包括用于支撐整個噴灌裝置的框架主體，框架主體上方安裝有房梁裝置，房梁裝置的下方沿長度方向滑動安裝有噴灑裝置，大棚內(nèi)植物根部的土壤內(nèi)設(shè)置有土壤濕度傳感器，控制系統(tǒng)連接土壤濕度傳感器、噴灑裝置，對土壤濕度傳感器收集的數(shù)據(jù)進行處理分析，從而控制噴灑裝置按規(guī)劃的路徑和動作運行。

3、優(yōu)選的方案中，所述房梁裝置內(nèi)部設(shè)置有凹槽，所述凹槽的兩側(cè)對稱設(shè)置有滑槽，所述噴灑裝置通過卡座與滑槽相適配，從而在房梁裝置上滑動。

4、優(yōu)選的方案中，所述噴灑裝置包括與一組安裝座，它們之間安裝有折疊裝置，折疊裝置在一組安裝座間進行伸縮活動；一側(cè)安裝座卡座相連的，另一側(cè)安裝座與安置架相連，安置架內(nèi)安裝有高壓噴水槍，折疊裝置上安裝有壓縮泵，其在控制系統(tǒng)的控制下收縮和伸長，從而帶動折疊裝置收縮和伸長，實現(xiàn)噴灑裝置高度的調(diào)整。

5、優(yōu)選的方案中，所述高壓噴水槍包括噴水口、進水口以及槍身，所述進水口與水管連接獲取水源，噴水口設(shè)置有細密小孔，高壓噴水槍的槍身固定在噴灑裝置安置架上的卡孔內(nèi)。

6、優(yōu)選的方案中，所述控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理單元，用于處理土壤濕度傳感器收集的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理單元與噴灑裝置連接，用于根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元的處理結(jié)果控制噴灑裝置的運行，包括控制其移動至指定位置及調(diào)整噴灑高度。

7、優(yōu)選的方案中，所述控制系統(tǒng)還包括存儲單元，用于存儲預(yù)設(shè)的土壤濕度閾值和噴灑參數(shù)；數(shù)據(jù)處理單元將土壤濕度傳感器收集的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的土壤濕度閾值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果生成控制信號，根據(jù)控制信號控制噴灑裝置的運行。

8、優(yōu)選的方案中，所述噴灌裝置還包括太陽能電池板，安裝于框架主體的外部，用于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，存儲在蓄電池中；所述蓄電池與太陽能電池板和控制系統(tǒng)連接，用于存儲太陽能電池板產(chǎn)生的電能，并在太陽能電池板儲存的電能耗盡時為控制系統(tǒng)供電。

9、優(yōu)選的方案中，所述房梁裝置上設(shè)置有驅(qū)動電機，其與噴灑裝置、蓄電池連接，用于驅(qū)動噴灑裝置沿滑槽移動。

10、一種大棚用智能精準(zhǔn)噴灌方法，是上述的一種大棚用智能精準(zhǔn)噴灌裝置，所述噴灌方法包括以下步驟：

11、step1：土壤濕度數(shù)據(jù)采集，通過土壤濕度傳感器實時監(jiān)測土壤濕度，并將數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)；

12、step2：數(shù)據(jù)處理與決策，控制系統(tǒng)對接收到的土壤濕度數(shù)據(jù)進行處理，將土壤濕度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的土壤濕度閾值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果生成控制信號；

13、step3：噴灑裝置控制，控制系統(tǒng)根據(jù)控制信號控制噴灑裝置的運行，包括控制其沿房梁裝置移動至指定位置；控制折疊裝置的壓縮泵進行收縮或伸長，調(diào)整噴灑裝置的高度至適合噴灌的位置；啟動高壓噴水槍對植物進行噴灑灌溉；

14、step4：噴灌完成與復(fù)位：在噴灑過程中，持續(xù)監(jiān)測土壤濕度，當(dāng)達到預(yù)設(shè)的正常土壤濕度標(biāo)準(zhǔn)后，控制高壓噴水槍停止噴灌；控制噴灑裝置移動至待命區(qū)域，并控制折疊裝置進行折疊收縮，恢復(fù)至初始狀態(tài)。

15、step5：太陽能供電管理，通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并存儲至蓄電池中；監(jiān)控蓄電池的電量狀態(tài)，在太陽能電池板儲存的電能耗盡時，自動切換至蓄電池為所述控制系統(tǒng)供電。

16、優(yōu)選的方案中，在所述step2中，所述控制系統(tǒng)還調(diào)用存儲單元中預(yù)設(shè)的噴灑參數(shù)，結(jié)合土壤濕度數(shù)據(jù)和土壤濕度閾值，生成最優(yōu)的噴灑控制策略。

17、本發(fā)明所提供的一種大棚用智能精準(zhǔn)噴灌裝置及其噴灌方法，具有如下有益效果：

18、1、本發(fā)明解決了農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域，特別是在大棚種植中存在的精準(zhǔn)灌溉難題?，F(xiàn)有技術(shù)中的智能噴灌裝置存在噴灑范圍有限、缺乏自動化監(jiān)測與調(diào)控、系統(tǒng)集成度不高以及硬件成本較高等問題，導(dǎo)致灌溉效率低下、水資源浪費嚴重且難以適應(yīng)不同種植環(huán)境和作物需求。

19、2、本發(fā)明通過土壤濕度傳感器實時監(jiān)測土壤濕度，結(jié)合控制系統(tǒng)的智能決策，實現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉，避免了傳統(tǒng)灌溉方式中的水資源浪費問題。

20、3、本發(fā)明的噴灑裝置的高度和角度可根據(jù)植物的生長情況和位置進行靈活調(diào)整，確保了噴灑的精準(zhǔn)性和有效性，適應(yīng)不同作物和種植環(huán)境的灌溉需求。

21、4、本發(fā)明高度可調(diào)的噴灑裝置，通過壓縮泵控制折疊裝置的伸縮，實現(xiàn)了噴灑高度的精確調(diào)整，提高了灌溉的精準(zhǔn)性和效果。

22、5、本發(fā)明的噴灑裝置內(nèi)部設(shè)有折疊裝置和高壓噴水槍，折疊裝置由壓縮泵控制伸縮，能夠根據(jù)植物的高度和位置靈活調(diào)整噴灑高度，確保噴灑的精準(zhǔn)性和有效性。

23、6、本發(fā)明采用太陽能電池板和蓄電池相結(jié)合的供電方式，降低了能源成本；同時，通過精準(zhǔn)灌溉減少了水資源的浪費和農(nóng)藥化肥的過度使用，進一步提高了經(jīng)濟效益。

24、7、本發(fā)明采用太陽能電池板和蓄電池相結(jié)合的供電方式，并配備充放電管理電路，降低了系統(tǒng)的能耗和運行成本，提高了節(jié)能環(huán)保性能。

25、8、本發(fā)明的集成化設(shè)計，將多個關(guān)鍵部件集成于一個系統(tǒng)中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷，各部件之間連接可靠、易于維護，有效延長了設(shè)備的使用壽命，提高了系統(tǒng)的整體性能和可靠性，簡化了操作流程。

26、9、本發(fā)明設(shè)計了一種可在大棚內(nèi)使用的智能噴灌裝置，該裝置包括框架主體、房梁裝置、噴灑裝置、土壤濕度傳感器以及控制系統(tǒng)。噴灑裝置安裝在房梁裝置的下方，土壤濕度傳感器均勻分布在土壤內(nèi)植物的根部處，控制系統(tǒng)通過土壤濕度傳感器收集的數(shù)據(jù)進行處理分析，從而精確控制噴灑裝置按規(guī)劃的路徑和動作運行。

27、10、本發(fā)明的精準(zhǔn)灌溉技術(shù)，通過實時監(jiān)測土壤濕度并自動控制噴灑裝置，實現(xiàn)了對植物的精準(zhǔn)灌溉，避免了水資源浪費和植物過度灌溉。

28、11、本發(fā)明通過集成化設(shè)計和精準(zhǔn)灌溉技術(shù)，提高了灌溉效率，使得水資源得到更有效的利用。

29、12、本發(fā)明的智能化控制，采用先進的控制算法對噴灑裝置的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測和優(yōu)化調(diào)整，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，并具備遠程監(jiān)控和管理功能。

30、13、本發(fā)明的控制系統(tǒng)根據(jù)土壤濕度傳感器實時監(jiān)測的土壤濕度數(shù)據(jù)，結(jié)合預(yù)設(shè)的灌溉策略，智能控制噴灑裝置的移動和噴灑操作。當(dāng)土壤濕度低于預(yù)設(shè)閾值時，控制系統(tǒng)啟動噴灑裝置，根據(jù)植物的位置和高度調(diào)整噴灑角度和高度，實現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉；當(dāng)土壤濕度達到或超過預(yù)設(shè)閾值時，控制系統(tǒng)自動停止噴灑，避免水資源浪費。

31、14、本發(fā)明通過集成化設(shè)計和智能化控制，提高了系統(tǒng)的整體性能和可靠性，降低了故障率。

32、15、本發(fā)明通過優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計和采用節(jié)能環(huán)保供電方式，降低了系統(tǒng)的硬件成本和運行成本。

33、16、本發(fā)明通過高度可調(diào)噴灑裝置和智能化控制，使得噴灌裝置能夠適應(yīng)不同種植環(huán)境和作物需求，提高了灌溉的精準(zhǔn)性和效果。

34、17、本發(fā)明的房梁裝置內(nèi)部設(shè)有滑槽，噴灑裝置通過卡槽與滑槽相適配，實現(xiàn)在房梁上的自由滑動，進一步增強了噴灑裝置的靈活性和適應(yīng)性。

35、18、本發(fā)明還采用了太陽能電池板和蓄電池相結(jié)合的供電方式，確保噴灌裝置在陽光充足時能夠利用太陽能進行充電，并在陽光不足或夜間通過蓄電池提供電力支持，實現(xiàn)了能源的可持續(xù)利用和成本的有效控制。